專利名稱：一種全焊接波紋薄板換熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于換熱設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型的全焊接波紋薄板換熱器。
背景技術(shù)：
換熱元件是構(gòu)成各種換熱器、空冷器、蒸發(fā)器、預(yù)熱器等換熱設(shè)備的主要部件，其形式和種類繁多，主要分為管束和板束兩大類。以各種鋼管(例如光管、螺紋管、齒片管、波節(jié)管、扭曲扁管等)構(gòu)成的管束換熱元件有近百年制造和應(yīng)用的歷史，設(shè)計(jì)制造和使用經(jīng)驗(yàn)均較為成熟。管束換熱元件為全焊接結(jié)構(gòu)，優(yōu)點(diǎn)是可承受很高的壓力和溫度，但管束的換熱效率較低且體積龐大。板束中通常使用波紋薄板作為換熱元件，板束換熱元件因?yàn)榫哂薪?jīng)濟(jì)、高效、緊湊、小溫差換熱等這些管束換熱元件無法比擬的優(yōu)異特點(diǎn)而備受青睞，但現(xiàn)有技術(shù)中絕大部分的板束類換熱設(shè)備均為橡膠條密封的可拆式結(jié)構(gòu)，因密封材料的限制及可拆式的結(jié)構(gòu)，板束類換熱設(shè)備的耐溫耐壓性能遠(yuǎn)不如管束類換熱設(shè)備，從而使得板束類換熱設(shè)備的應(yīng)用場(chǎng)合局限性很大。如何使焊接難度很大的薄板，通過非傳統(tǒng)的波紋薄板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和焊接途徑制造全焊接板束，使其即傳承波紋薄板高效緊湊的優(yōu)異特性，又具有耐高溫高壓的安全可靠性能，成為國(guó)內(nèi)外近十多年來不斷研發(fā)探求的課 題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種全焊接波紋薄板換熱器，本換熱器克服了熱應(yīng)力和載荷應(yīng)力集中等波紋薄板極度敏感的高危缺陷，不但實(shí)現(xiàn)了高效緊湊的波紋薄板焊接板束結(jié)構(gòu)，而且在高溫高壓及壓力和溫度變化較為苛刻的條件下仍然具有良好的安全可靠性能。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:一種全焊接波紋薄板換熱器，本換熱器包括波紋薄板，所述波紋薄板由導(dǎo)流區(qū)和傳熱區(qū)構(gòu)成，所述導(dǎo)流區(qū)呈半圓狀，所述傳熱區(qū)呈矩形狀，導(dǎo)流區(qū)對(duì)稱分布在傳熱區(qū)的兩側(cè)，且兩個(gè)導(dǎo)流區(qū)與傳熱區(qū)彼此相連為一個(gè)整體；所述兩個(gè)導(dǎo)流區(qū)上分別設(shè)置有貫穿板體的進(jìn)液孔和出液孔；所述波紋薄板的板體呈高低不平的起伏狀或波浪狀，且波紋薄板的進(jìn)液孔和出液孔二者的孔側(cè)邊緣共同所處的平面與波紋薄板的外側(cè)邊緣所圍成的平面相異；所述若干片波紋薄板依次焊接貼靠在一起，且所述若干片波紋薄板與焊接在此若干片波紋薄板外側(cè)的封條共同構(gòu)成焊接板束；焊接板束中波紋薄板的進(jìn)液孔中心均處于同一板程進(jìn)液直線上，出液孔中心處于同一板程出液直線上，所述板程進(jìn)液直線和板程出液直線彼此平行，處于焊接板束最外側(cè)的波紋薄板的進(jìn)液孔與板程進(jìn)液管單元或盲板焊接在一起，處于焊接板束最外側(cè)的波紋薄板的出液孔與板程出液管單元或盲板焊接在一起；焊接板束中的相鄰波紋薄板的板面彼此貼靠在一起，此貼靠在一起的相鄰的波紋薄板之間形成焊接板束中的板程通道和殼程通道；焊接板束中兩波紋薄板的彼此貼靠在一起的進(jìn)液孔互相焊接在一起形成進(jìn)液孔焊縫，所述處于同一板程進(jìn)液直線上的進(jìn)液孔、進(jìn)液孔焊縫以及緊貼在一起的波紋薄板共同圍成與板程進(jìn)液管單元相連通的進(jìn)液孔通道；焊接板束中兩波紋薄板的彼此貼靠在一起的出液孔互相焊接在一起形成出液孔焊縫，所述處于同一板程出液直線上的進(jìn)液孔、出液孔焊縫以及緊貼在一起的波紋薄板共同圍成與板程出液管單元相連通的出液孔通道；焊接板束中兩波紋薄板的彼此貼靠在一起的外側(cè)邊緣互相焊接在一起構(gòu)成外沿焊縫；多個(gè)薄殼狀的封條并行排布在焊接板束的沿平行于板程進(jìn)液直線方向的左右兩側(cè)；所述封條的沿垂直于其長(zhǎng)度方向的橫截面呈彎弧狀或彎曲狀；所述封條在焊接板束的呈板面狀的兩端面之間依次相連，且封條的沿其寬度方向的兩端分別與兩相鄰的外沿焊縫焊接，所述封條的沿其長(zhǎng)度方向的上下兩端沿所述外沿焊縫延伸至波紋薄板導(dǎo)流區(qū)的外側(cè)；所述焊接板束的上下兩側(cè)均罩設(shè)焊接有箱槽，所述箱槽的側(cè)部邊緣與封條的端部邊緣彼此相連，所述箱槽與焊接板束之間設(shè)置有空腔，且箱槽的遠(yuǎn)離焊接板束的一側(cè)設(shè)置有與所述空腔相連通的殼程管道；所述焊接板束、處于焊接板束上下兩側(cè)的箱槽、板程進(jìn)液管單元、板程出液管單元通過焊接彼此相連構(gòu)成換熱基體；所述夾緊機(jī)構(gòu)從換熱基體的前后兩側(cè)即平行于板程進(jìn)液直線的兩側(cè)將換熱基體夾合在其中，且夾緊機(jī)構(gòu)使得換熱基體中的各個(gè)部分均夾緊壓靠在一起；所述換熱基體的設(shè)置在垂直于板程進(jìn)液直線方向的上下兩側(cè)以及左右兩側(cè)均為自由端;所述板程進(jìn)液管單元、進(jìn)液孔通道、相鄰波紋薄板之間形成的板程通道、出液孔通道、板程出液管單元共同構(gòu)成換熱器的板程通道；所述箱槽上的殼程管道、箱槽與焊接板束之間的封閉空腔、封條與波紋薄板之間的間隙、相鄰波紋薄板之間形成的殼程通道共同構(gòu)成換熱器的殼程通道。本全焊接波紋薄板換熱器還可以通過以下方式得以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn):優(yōu)選的，所述波紋薄板以兩片為一組，且此兩片波紋薄板上的進(jìn)液孔彼此對(duì)應(yīng)貼靠焊接在一起，出液孔也彼此對(duì)應(yīng)貼靠焊接在一起；若干組波紋薄板依次相連并擠靠在一起；此擠靠在一起的若干組波紋薄板的前后兩側(cè)分別設(shè)置有首側(cè)波紋薄板和尾側(cè)波紋薄板，所述首側(cè)波紋薄板和尾側(cè)波紋薄板均通過外沿焊縫與此若干組波紋薄板相連，且首側(cè)波紋薄板和尾側(cè)波紋薄板的上側(cè)邊緣與設(shè)置在焊接板束上側(cè)的箱槽焊接在一起，首側(cè)波紋薄板和尾側(cè)波紋薄板的下側(cè)邊緣與設(shè)置在焊接板束下側(cè)的箱槽焊接在一起；首側(cè)波紋薄板的進(jìn)液孔和尾側(cè)波紋薄板的進(jìn)液孔分別與板程進(jìn)液管單元或盲板焊接在一起，首側(cè)波紋薄板的進(jìn)液孔和尾側(cè)波紋薄板的出液孔分別與板程出液管單元或盲板焊接在一起；所述首側(cè)波紋薄板、若干組彼此貼靠的波紋薄板、尾側(cè)波紋薄板共同構(gòu)成焊接板束。優(yōu)選的，所述波紋薄板的導(dǎo)流區(qū)的板面上設(shè)置有導(dǎo)流波紋，所述傳熱區(qū)的板面上設(shè)置有傳熱波紋。優(yōu)選的，所述箱槽包括薄板狀的箱板和端板；所述箱板呈彎弧狀，箱板的沿弧長(zhǎng)方向的兩端與所述焊接板束兩側(cè)的封條的端部相連并焊接在一起；所述端板設(shè)置為兩塊，兩塊端板分設(shè)在箱板的前后兩側(cè)，兩端板一方面與箱板的彎弧狀邊緣焊接在一起，另一方面則與設(shè)置在焊接板束前后兩側(cè)的外沿焊縫焊接在一起；所述箱板、端板、 封條、焊接板束彼此相連并圍成一個(gè)空腔；所述箱板的遠(yuǎn)離焊接板束的一側(cè)設(shè)置有與所述空腔相連通的殼程管道；所述端板與板程進(jìn)液管單元、端板與板程出液管單元、端板與盲板之間均設(shè)置有間隙。優(yōu)選的，所述板程進(jìn)液管單元包括焊接在一起的進(jìn)液過渡板和板程進(jìn)液管，所述進(jìn)液過渡板罩蓋在焊接板束的最外側(cè)的進(jìn)液孔處，進(jìn)液過渡板的板面上設(shè)置有與所述進(jìn)液孔孔徑尺寸相吻合的開口，所述進(jìn)液過渡板的開口邊緣與進(jìn)液孔處的進(jìn)液孔焊縫焊接在一起;所述板程出液管單元包括焊接在一起的出液過渡板和板程出液管，所述出液過渡板罩蓋在焊接板束的最外側(cè)的出液孔處，出液過渡板的板面上設(shè)置有與所述出液孔孔徑尺寸相吻合的開口，所述出液過渡板的開口邊緣與出液孔處的出液孔焊縫焊接在一起。作為本發(fā)明的進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述箱板在兩側(cè)端板之間的箱板板體上設(shè)置有可彈性壓縮的膨脹環(huán)，所述膨脹環(huán)所處的環(huán)面垂直于板程進(jìn)液直線。優(yōu)選的，所述夾緊機(jī)構(gòu)包括墊板、夾緊板、加強(qiáng)環(huán)和夾緊螺柱；所述墊板呈平板狀，墊板設(shè)置為兩個(gè)，兩個(gè)墊板分別貼靠在焊接板束的前后兩側(cè)；所述墊板的板厚與進(jìn)液過渡板、出液過渡板的板厚均相同，且所述墊板與進(jìn)液過渡板之間、墊板與出液過渡板以及墊板與盲板之間均設(shè)置有間隙；所述平板狀的夾緊板也設(shè)置為兩個(gè)，夾緊板的板厚大于墊板的板厚，兩個(gè)夾緊板分別設(shè)置在相應(yīng)的墊板的外側(cè)，且夾緊板上還設(shè)置有供板程進(jìn)液管和板程出液管穿過的通孔，此所述通孔的內(nèi)壁與所述板程進(jìn)液管和板程出液管的外側(cè)管壁之間均設(shè)置有間隙；所述夾緊板的板面尺寸大于波紋薄板的板面尺寸，所述夾緊螺柱穿過夾緊板的伸出在波紋薄板外側(cè)的板面并將墊板、處于兩墊板之間的焊接板束、板程進(jìn)液管單元、板程出液管單元緊緊地?cái)D壓貼靠在一起；所述環(huán)板狀的加強(qiáng)環(huán)設(shè)置在夾緊板的背離焊接板束的外側(cè)，且加強(qiáng)環(huán)分別套設(shè)在板程進(jìn)液管和板程出液管的管壁上，所述加強(qiáng)環(huán)的朝向焊接板束一側(cè)的端面緊緊地貼靠在夾緊板上，加強(qiáng)環(huán)的背離焊接板束一側(cè)的端面的內(nèi)環(huán)邊緣處與板程進(jìn)液管或板程出液管的
管壁焊接在一起。優(yōu)選的，所述波紋薄板的板片厚度δ I為0.6 1.2mm，波紋薄板的材質(zhì)為不銹鋼
或鈦或鎳基合金；所述封條的板片厚度δ 2為波紋薄板板片厚度δ I的2 2.5倍；

設(shè)彎弧狀封條的沿封條長(zhǎng)度方向的橫截面的外側(cè)圓弧所對(duì)應(yīng)的弦的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，起伏狀的波紋薄板的兩側(cè)板面的高差值為H，則所述弦長(zhǎng)L = 2Η ;所述彎弧狀封條的沿封條長(zhǎng)度方向的橫截面的外側(cè)圓弧與其所對(duì)應(yīng)的弦組成的弓形的弓聞h為1.8 2.2mm ;所述封條的材質(zhì)與波紋薄板的材質(zhì)相同。作為本發(fā)明的更進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述膨脹環(huán)沿板程進(jìn)液直線方向的設(shè)置數(shù)量多于一個(gè)，且兩相鄰膨脹環(huán)中心之間的間距J按下式確定:J = 4/ (TBXaB)mm上式中:TB為通過箱槽的介質(zhì)的最高溫度，單位為。C ；a B為箱槽材質(zhì)的線脹系數(shù)，單位為1/°C。
作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述墊板的形狀與波紋薄板的形狀相吻合，且墊板的上下兩端分別設(shè)置有與進(jìn)液過渡板和出液過渡板的外側(cè)形狀相吻合的上端開口和下端開Π ；所述墊板的背離焊接板束的板面、進(jìn)液過渡板的背離焊接板束的板面、出液過渡板的背離焊接板束的板面、與所述墊板處于焊接板束同一側(cè)的箱槽端板的外側(cè)板面處于同
一平面上。本發(fā)明所涉及的主要理論依據(jù)以及和現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的有益效果如下:I)、所涉及的主要理論依據(jù)影響薄板焊接板束的安全可靠性能的主要因素有載荷應(yīng)力和溫差應(yīng)力。載荷應(yīng)力是在外載荷的作用下產(chǎn)生，載荷應(yīng)力的大小與載荷的大小和焊接板束的結(jié)構(gòu)有關(guān)。溫差應(yīng)力則由溫差引發(fā)，溫差源于換熱元件所處 的換熱工況，溫差值的大小與換熱介質(zhì)溫差、溫變速率及約束結(jié)構(gòu)有關(guān)。熱脹冷縮是所有金屬材料固有的物理特性，當(dāng)存在溫度變化Λ t時(shí)，即會(huì)產(chǎn)生線性應(yīng)變。兩金屬制件A和B在焊接約束條件下，二者自身溫度tA和tB出現(xiàn)溫差，即會(huì)因產(chǎn)生線性應(yīng)變差異￡1而在約束方向上引發(fā)溫差應(yīng)力ot，ot的取值如下:Qt = EX et；et = αΧ (tA — tB)上式中:E為換熱元件的彈性模量，單位為MPa ；α為線脹系數(shù),單位為1/°C ；tA為金屬制件A的溫度值，單位為。C ；tB為金屬制件B的溫度值，單位為。C。溫變速率與金屬制件的厚度成反比，當(dāng)兩金屬制件A和B的厚度差異較大時(shí)，二者溫差值的大小主要由厚度較小的金屬制件的溫變速率所決定。厚度較小的金屬制件即薄板對(duì)溫變的響應(yīng)非常敏感，單位時(shí)間內(nèi)的自身溫差遠(yuǎn)大于厚度較大的金屬制件即厚板。從而在焊接約束條件下，使薄板產(chǎn)生瞬間溫差應(yīng)力。以材料316為例，材料的線脹系數(shù)α = 19 X 10_7°C，彈性模量E = 206 X IO3MPa,許用應(yīng)力[σ允]在20 500°C的值分別為137 107MPa (摘自GB-150)；則Λ t = [ σ 允]/ (EX α ) = 27 35 即在剛性約束條件下，當(dāng)薄板材料的自身溫差超過27 35°C時(shí)，線應(yīng)變引發(fā)的應(yīng)力值就會(huì)超過其許用應(yīng)力值。由上述可知，溫差應(yīng)力對(duì)于厚度很小的薄板焊接板束而言，是較載荷應(yīng)力更易引發(fā)其失效所不容忽視的最主要影響因素。2)、本發(fā)明中的多個(gè)波紋薄板和封條共同構(gòu)成焊接板束，焊接板束中的相鄰波紋薄板之間通過孔沿焊縫或外沿焊縫彼此相連，所述外沿焊縫由設(shè)置在波紋薄板左右兩側(cè)的直邊外沿焊縫和設(shè)置在波紋薄板上下兩側(cè)的半圓周邊外沿焊縫構(gòu)成，封條則焊接在相鄰波紋薄板之間的直邊外沿焊縫處；焊接板束的上側(cè)和下側(cè)均設(shè)置有箱槽，所述箱槽通過薄板狀的箱板與封條的端部焊接在一起，箱槽還通過薄板狀的端板與焊接板束最外側(cè)的半圓周邊外沿焊縫焊接在一起。由于焊接板束中的波紋薄板和封條均為薄板，而與焊接板束焊接在一起的箱槽中的箱板和端板也均為薄板，從而本發(fā)明有效地減小了波紋薄板、封條、箱板和端板之間的厚度差異，避免了在兩個(gè)厚度差異較大的金屬制件之間產(chǎn)生焊接約束，由此本發(fā)明中的技術(shù)方案有效地減小了溫差應(yīng)力乃至避免了溫差應(yīng)力的產(chǎn)生。3)、本發(fā)明中焊接板束最外側(cè)的進(jìn)液孔與盲板或板程進(jìn)液管單元焊接在一起，焊接板束最外側(cè)的出液孔與盲板或板程出液管單元焊接在一起，所述焊接板束、盲板、板程進(jìn)液管單元、板程出液管單元以及上下兩側(cè)的箱槽共同構(gòu)成換熱基體。所述焊接板束通過孔沿焊縫與盲板焊接在一起，同樣的，焊接板束的進(jìn)液孔通過進(jìn)液孔處的孔沿焊縫與板程進(jìn)液管單元中的進(jìn)液過渡板焊接在一起，焊接板束的出液孔則通過出液孔處的孔沿焊縫與板程出液管單元中的出液過渡板焊接在一起。換熱基體中箱槽的端板與板程進(jìn)液管單元中的進(jìn)液過渡板、端板與板程出液管單元中的出液過渡板、端板與盲板之間均設(shè)置有間隙。換熱基體夾設(shè)在夾緊機(jī)構(gòu)中，所述夾緊機(jī)構(gòu)包括墊板、夾緊板、加強(qiáng)環(huán)和夾緊螺柱。所述墊板與進(jìn)液過渡板之間、墊板與出液過渡板以及墊板與盲板之間均設(shè)置有間隙。此夕卜，所述夾緊板上還設(shè)置有供板程進(jìn)液管單元中的板程進(jìn)液管和板程出液管單元中的板程出液管穿過的通孔，此所述通孔的內(nèi)壁與所述板程進(jìn)液管和板程出液管的外側(cè)管壁之間均設(shè)置有間隙。由于上述各種間隙的存在，從而使得所述換熱基體的設(shè)置在垂直于板程進(jìn)液直線方向的上下兩側(cè)以及左右兩側(cè)均為自由端，也即當(dāng)處于換熱過程中時(shí)，換熱基體中的焊接板束可沿著平行于夾緊機(jī)構(gòu)中的夾緊板板面的方向移動(dòng)，從而相對(duì)于傳統(tǒng)技術(shù)中夾緊機(jī)構(gòu)對(duì)換熱基體構(gòu)成剛性約束的方案來說，本發(fā)明中的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了柔性約束和去約束理念設(shè)計(jì)，從而進(jìn)一步有效地減小了溫差應(yīng)力乃至避免了溫差應(yīng)力的產(chǎn)生。4)、本發(fā)明中波紋薄板的結(jié)構(gòu)是在矩形狀傳熱區(qū)的兩側(cè)設(shè)置兩個(gè)半圓狀的導(dǎo)流區(qū)，即本發(fā)明中的波紋薄板為兩端呈半圓形而身段為矩形的板片狀幾何外形，進(jìn)液孔和出液孔分別開設(shè)在波紋薄板的兩端半圓形導(dǎo)流區(qū)的板面上。本發(fā)明中波紋薄板的這種結(jié)構(gòu)較常規(guī)矩形板型的幾何要素連續(xù)均勻，應(yīng)力均布更趨理想且應(yīng)力集中度最小。
·
5)、本發(fā)明中封條的沿垂直于其長(zhǎng)度方向的橫截面呈彎弧狀或彎曲狀，也即本發(fā)明中的封條采用弓弧斷面，從而使焊接板束因溫差產(chǎn)生的橫向線脹增量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)段微小的彈性形變，減小了熱應(yīng)力對(duì)外沿焊縫的影響。本發(fā)明中的這種技術(shù)方案不但消除了焊接板束的橫向線脹增量影響，同時(shí)也使焊接結(jié)構(gòu)易于實(shí)現(xiàn)。6)、本發(fā)明中的箱槽上帶有可彈性伸縮的膨脹環(huán)，膨脹環(huán)的設(shè)置使箱槽的軸向熱應(yīng)變處于分段可控的范圍內(nèi)，從而減小了箱槽與封條焊接連接后熱應(yīng)變的影響，也即削弱了箱槽因溫度引起的軸向線脹增量對(duì)焊接連接部件的影響，提高了換熱器的安全性和可靠性。7)、綜上所述，本發(fā)明不同于傳統(tǒng)的矩形板焊接板束，本發(fā)明中波紋薄板的均勻而連續(xù)的幾何要素和柔性的焊接結(jié)構(gòu)，將因熱脹冷縮產(chǎn)生的線應(yīng)變轉(zhuǎn)換為允許的彈性變形或可控范圍變形，并采用了去除約束的板束結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以消除或減小了約束影響，使換熱基體在剛性?shī)A緊機(jī)構(gòu)中呈現(xiàn)出獨(dú)立的柔性，因而有效地避免了產(chǎn)生高危溫差應(yīng)力的可能，克服了熱應(yīng)力和載荷應(yīng)力集中等波紋薄板極度敏感的高危缺陷，不但實(shí)現(xiàn)了高效緊湊的波紋薄板焊接板束，而且在高溫高壓及壓力和溫度變化較為苛刻的條件下，本換熱器仍然具有良好的安全可靠性能。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是波紋薄板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3的圖2的A-A剖視圖。圖4是換熱基體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是兩相鄰波紋薄板之間通過孔沿焊縫聯(lián)接在一起的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是圖5的A-A剖視圖。圖7是焊接板束與箱槽、板程進(jìn)液管單元以及板程出液管單元相連接的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是圖7的I部放大示意圖。圖9是圖7的II部放大示意圖。圖10是·圖7的III部放大示意圖。圖11是封條的結(jié)構(gòu)示意圖。圖12是圖11的F-F剖視圖。圖13是箱槽的結(jié)構(gòu)示意圖。圖14是圖13的K向視圖。圖15是焊接板束與夾緊機(jī)構(gòu)的聯(lián)接結(jié)構(gòu)示意圖。圖16是過渡板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖17是墊板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖18是本發(fā)明的換熱流程示意圖。圖19 22是本發(fā)明的制造流程示意圖。圖中標(biāo)記的含義如下:10 一波紋薄板 11 一導(dǎo)流區(qū) 12—傳熱區(qū)13A—進(jìn)液孔13B —出液孔 14 一導(dǎo)流波紋 15—傳熱波紋16—外沿17—孔沿18—外沿焊縫 181—直邊外沿焊縫182—半圓周邊外沿焊縫 19 一孔沿焊縫20—封條21—外偵幌弧22—封條焊縫30~箱槽31—箱板32一端板321—端板焊縫33—?dú)こ坦艿?4—膨脹環(huán)40—板程進(jìn)液管單元41 一進(jìn)液過渡板42—板程進(jìn)液管50一板程出液管單兀 51—出液過渡板52—板程出液管60—盲板70—夾緊機(jī)構(gòu)71—墊板711—上端開口712—下端開口72—夾緊板73—加強(qiáng)環(huán) 74—夾緊螺柱8O—焊接板束
具體實(shí)施例方式1.下面首先結(jié)合附圖對(duì)本換熱器中的各個(gè)組成部分進(jìn)行逐一說明。1.1波紋薄板如圖2、3所示，波紋薄板10是整個(gè)換熱器的核心傳熱部件，波紋薄板10的板片兩端為半圓形的導(dǎo)流區(qū)11，中段為長(zhǎng)方矩形的傳熱區(qū)12。供圖1中換熱介質(zhì)A進(jìn)出的進(jìn)液孔13A和出液孔13B分別開設(shè)在半圓形導(dǎo)流區(qū)11的靠進(jìn)端頭的板面上。如圖2所示，兩半圓形的導(dǎo)流區(qū)11的板面上設(shè)計(jì)有不同夾角的導(dǎo)流波紋14，矩形段傳熱區(qū)12的板面上設(shè)計(jì)各種不同用途的強(qiáng)化傳熱波紋15。如圖3所示，波紋薄板10的進(jìn)液孔13A和出液孔13B的孔側(cè)邊緣即波紋薄板10的孔沿與波紋薄板10的外側(cè)邊緣即波紋薄板10的外沿位于相異的不同基面。如圖5、6、8所示，當(dāng)兩個(gè)波紋薄板10翻反對(duì)扣時(shí)，兩波紋薄板10的孔沿相對(duì)緊貼對(duì)齊而形成孔沿對(duì)縫，對(duì)孔沿實(shí)施焊接將兩波紋薄板10由孔焊連接成一對(duì)板組，即由孔焊相連的板組之間通過孔沿焊縫19連接在一起。每一對(duì)板組的波紋彼此交叉形成密而均部的支撐觸點(diǎn)，支撐觸點(diǎn)之間又形成換熱介質(zhì)通道。由此可知，本發(fā)明中板組的結(jié)構(gòu)方式既能承受載荷壓力，又自然形成迷宮式的換熱介質(zhì)通道。本發(fā)明中波紋薄板10的圓矩連續(xù)的幾何要素及均部的波紋結(jié)構(gòu)，使波紋薄板10具有均勻連續(xù)的彈性變形特性，低消了溫差線應(yīng)變產(chǎn)生的剛性的約束應(yīng)力。波紋薄板10的厚度δ I為0.6 1.2mm, δ I優(yōu)選為0.6 0.8mm,波紋薄板10選用不銹鋼、鈦、鎳基合金等材質(zhì)的薄板壓制而成，單板尺寸范圍為600X2000mm 1200X4000mm,可組焊的最大板束面積為3200M2。1.2 封條如圖11、12所示，封條20的橫斷面為弓弧形，封條20的材質(zhì)與波紋薄板10的材質(zhì)相同。如圖12所示，封條20的板厚δ 2為2 2.5倍波紋薄板10的板厚δ I ;設(shè)彎弧狀封條20的沿封條長(zhǎng)度方向的橫截面的外側(cè)圓弧21所對(duì)應(yīng)的弦的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，圖3中起伏狀的波紋薄板10的兩側(cè)板面的高差值為H，則所 述弦長(zhǎng)L = 2Η ;所述彎弧狀封條20的沿封條長(zhǎng)度方向的橫截面的外側(cè)圓弧21與其所對(duì)應(yīng)的弦組成的弓形的弓高h(yuǎn)為1.8 2.2mm。封條20的上述形狀和結(jié)構(gòu)使焊接板束80中產(chǎn)生的線性熱應(yīng)變得以轉(zhuǎn)成數(shù)段可微彎的彈性形變，從而大大減小了熱應(yīng)力對(duì)外沿焊縫18的影響。封條20可通過碾拉方法制得。1.3 箱槽如圖13、14所示，箱槽30包括薄板狀的箱板31和端板32，所述箱板31上設(shè)有殼程管道33，且箱板31上帶有可彈性壓縮的膨脹環(huán)34，膨脹環(huán)34的設(shè)置使箱槽30的軸向熱應(yīng)變處在分段可控的范圍內(nèi)，大大減小了箱槽30與封條20焊接連接后熱應(yīng)變的影響。膨脹環(huán)34之間的間距J按下式確定:J = 4/ (ΤΒΧ α B) mm上式中:TB為通過箱槽的介質(zhì)的最高溫度，單位為。C ；α B為箱槽材質(zhì)的線脹系數(shù)，單位為1/°C。箱槽30的軸向長(zhǎng)度與設(shè)計(jì)組裝的焊接板束80的面積有關(guān)，當(dāng)箱槽30所需軸向長(zhǎng)度小于J值，箱槽80可不設(shè)置膨脹環(huán)34。1.4焊接板束如圖7、10所示，焊接板束80主要由波紋薄板10和封條20構(gòu)成。焊接板束80的主體由N組兩片翻反對(duì)扣的波紋薄板10經(jīng)孔沿焊接構(gòu)成，具體的，由孔焊連接而成的板組依次壘疊，并施焊外沿連接而成，如圖19 21所示。
如圖10所示，兩個(gè)波紋薄板10的外沿周邊焊接封閉后，與焊孔連通形成的N個(gè)空腔既構(gòu)成焊接板束80中的板程通道，以供A介質(zhì)進(jìn)出。任意兩組翻反對(duì)扣的波紋薄板10之間均封焊有封條20，封條20的上下兩端延伸至波紋薄板10的導(dǎo)流區(qū)11處，封條與波紋薄板之間以及兩個(gè)波紋薄板組之間構(gòu)成焊接板束80中的殼程通道。1.5換熱基體如圖4所示，換熱基體由焊接板束80、上下兩側(cè)的箱槽30、板程進(jìn)液管單元40、板程出液管單兀50、盲板60共同構(gòu)成。在焊接板束80的上下兩端處扣焊箱槽30，并使得箱槽30的箱板31封焊在封條20的端部外側(cè)，箱槽30的端板32通過端板焊縫321焊接在焊接板束80最外側(cè)的半圓周邊外沿焊縫182處，從而殼程管道33、箱槽30與焊接板束80之間形成的箱槽空腔、焊接板束80中的殼程通道彼此連通形成所謂的殼程通道，供B介質(zhì)進(jìn)出，如圖18所示。如圖4所示，處于焊接板束80的前端的首側(cè)波紋薄板的進(jìn)液孔和出液孔分別與進(jìn)液過渡板41和出液過渡板51相焊接，處于焊接板束80的后端的尾側(cè)波紋薄板的進(jìn)液孔和出液孔處均封焊有盲板60。板程進(jìn)液管42、進(jìn)液孔通道、焊接板束80中的板程通道、出液孔通道、板程出液管52依次連通形成所謂的板程通道，供A介質(zhì)進(jìn)出，如圖18所示。如圖8、10所示，焊接板束80的換熱面也即翻反對(duì)扣的波紋薄板板面上的波紋成正反交錯(cuò)，從而形成密集的支撐觸點(diǎn)和流體通道，支撐觸點(diǎn)既保證了焊接板束80的剛性和承壓性能，又起到對(duì)介質(zhì)的擾流作用。A和B介質(zhì)在各自的流道內(nèi)沿波紋板面成相向逆流的膜狀流態(tài)，交錯(cuò)的波紋和觸點(diǎn)對(duì)流體流動(dòng)狀態(tài)下的劇烈擾動(dòng)更強(qiáng)化了流體的紊流效應(yīng)，從而可得到比管束傳熱元件柱狀流態(tài)高數(shù)倍的換熱系數(shù)，大大提高了換熱效率。1.6夾緊機(jī)構(gòu)如圖1、15所示，所述夾緊機(jī)構(gòu)70主要由墊板71、夾緊板72、加強(qiáng)環(huán)73和夾緊螺柱74構(gòu)成。`墊板71的厚度與進(jìn)液過渡板41和出液過渡板51的厚度均相一致，墊板71緊貼焊接板束80前后兩端的首尾波紋薄板的波紋板面，使夾緊板72的夾緊力通過墊板71施作于首尾波紋薄板的波紋面并進(jìn)而傳遞至焊接板束80，最終達(dá)到板束承壓的目的。所述焊接板束80與墊板71和夾緊板72之間不存在任何焊接連接，當(dāng)受熱膨脹時(shí)，焊接板束80可沿墊板71板面所限定的方向相對(duì)切向移動(dòng)。如圖15所示，加強(qiáng)環(huán)73在安裝時(shí)焊接在板程進(jìn)液管42和板程出液管52的外側(cè)管壁上，加強(qiáng)環(huán)73在焊接時(shí)緊貼夾緊板72，此時(shí)加強(qiáng)環(huán)73與進(jìn)液過渡板41之間以及加強(qiáng)環(huán)73與出液過渡板51之間均構(gòu)成卡狀結(jié)構(gòu)，這種卡狀結(jié)構(gòu)使安裝板程進(jìn)液管42和板程出液管52時(shí)產(chǎn)生的彎矩力僅作用于夾緊板72，從而減少乃至避免了安裝時(shí)對(duì)焊接板束80所產(chǎn)生的不利影響。如圖15所示，由于焊接板束80與夾緊機(jī)構(gòu)中的部件的受熱伸長(zhǎng)量不同，因此本發(fā)明在墊板71的上端開口 711和進(jìn)液過渡板41之間以及下端開口 712和出液過渡板51之間均設(shè)置有間隙δ 3 ;夾緊板72上的通孔與板程進(jìn)液管42之間以及夾緊板72上的通孔與板程出液管52之間都留有間隙δ4，間隙δ3與間隙δ 4的設(shè)置避免了焊接板束80與夾緊板72之間因受熱伸長(zhǎng)量不同產(chǎn)生干涉而形成的約束，并防止了因前述約束產(chǎn)生的應(yīng)力而致使焊接板束80與進(jìn)液過渡板41以及焊接板束80與出液過渡版51之間的焊縫失效。間隙S3與間隙δ4之間的最小取值公式如下:5L = 0.375 αρΧ (tp — t0) XL0上式中:Cip為焊接板束材料的線脹系數(shù)，單位為1/°C。tp為焊接板束的最高使用溫度，單位為。C ；tQ為環(huán)境溫度，單位為。C ;L0為環(huán)境溫度下的接管中心距，單位為mm。2.下面結(jié)合圖1、18 22對(duì)本換熱器的組裝過程作詳細(xì)說明如圖19所示，經(jīng)模具壓力機(jī)壓制和沖剪床沖剪，制備得到單片波紋薄板10。單片波紋薄板10采用圓形和矩形相組合的幾何形狀設(shè)計(jì)，板面設(shè)計(jì)用模具壓制不同用途的波紋。焊接部位為波紋薄板10的孔沿和外沿，波紋薄板10的孔沿和外沿設(shè)置在相向的不同基面，通過模具沖剪使其待焊孔沿和外沿滿足規(guī)矩整齊的自動(dòng)氬弧焊接要求。具體的，制備單片波紋薄板10的主要工藝路線為I下料；一II壓制身段；一III壓制兩端頭；一IV切頭；一V剪邊；一VI沖孔；一Vn修切沖邊；一VDI檢驗(yàn)；一IX清洗入庫(kù)待焊。如圖20所示，將壓制而成的兩片波紋薄板翻反對(duì)扣在一起，然后在兩片波紋薄板彼此對(duì)接在一起的孔沿處實(shí)施孔焊，施焊后的兩片波紋薄板通過二者孔沿處的孔沿焊縫19彼此連接為一組。施焊后應(yīng) 嚴(yán)格按技術(shù)要求進(jìn)行檢查，檢查步驟為目檢；著色；密封檢驗(yàn)，合格后方可進(jìn)入下一板組組焊工序。如圖21所示，將按照?qǐng)D20所示制作得到的多個(gè)板組壘疊后依次對(duì)波紋薄板的半圓周邊外沿和直邊外沿進(jìn)行焊接以組成板束換熱部件，施焊后的板束換熱部件在波紋薄板的半圓周邊處形成半圓周邊外沿焊縫182，并在波紋薄板的直邊外沿處形成直邊外沿焊縫181。如圖21所示，在板束換熱部件的首側(cè)波紋薄板的進(jìn)液孔處沿孔沿貼焊進(jìn)液過渡板41，然后在首側(cè)波紋薄板的出液孔處焊接出液過渡板51，進(jìn)液過渡板41和出液過渡板51在板程進(jìn)液管42和板程出液管52與板束換熱部件的連接中起過渡和增強(qiáng)作用。然后在板束換熱部件的尾側(cè)波紋薄板的進(jìn)液孔和出液孔處均沿孔沿貼焊盲板60。如圖22所示，在板束換熱部件的外側(cè)塞焊封條20構(gòu)成焊接板束80，所述封條20封焊在波紋薄板10的直邊外沿處，且封條20延伸至波紋薄板10的導(dǎo)流區(qū)11處，所述封條20在板束換熱部件的上、下端部位留出供B介質(zhì)進(jìn)出的缺口。最后在焊接板束80的兩端部依次焊接箱槽30的端板32、箱板31、板程進(jìn)液管42和板程出液管52，從而制成完整的換熱基體。如圖1所示，在換熱基體的外側(cè)用夾緊機(jī)構(gòu)70安裝緊固即可制成本發(fā)明中的全焊接波紋薄板換熱器。圖1中所示的換熱基體在墊板71、夾緊板72裝卡完成后，在介質(zhì)A的接管即板程進(jìn)液管42和板程出液管52上套裝加強(qiáng)環(huán)73，并使加強(qiáng)環(huán)73緊貼在夾緊板72的外側(cè)，將加強(qiáng)環(huán)73的內(nèi)環(huán)環(huán)焊于介質(zhì)A的接管后再焊接外側(cè)法蘭，以完成換熱器的組裝。如圖18所示，板程進(jìn)液管42、多個(gè)進(jìn)液孔彼此串通而成的進(jìn)液孔通道、焊接板束80中的板程通道、多個(gè)出液孔彼此串通而成的出液孔通道、板程出液管52共同組成供A介質(zhì)進(jìn)出的換熱器的板程。殼程管道33、箱槽30與焊接板束80之間的空腔、焊接板束80中的殼程通道共同組成供B介質(zhì)進(jìn)出的換熱器的殼程。溫差應(yīng)力只有同時(shí)具備溫差和約束兩個(gè)要素時(shí)才會(huì)產(chǎn)生，本發(fā)明中的技術(shù)方案一方面采用了大量的薄板焊接的結(jié)構(gòu)方式，另一方面將因熱脹冷縮產(chǎn)生的線應(yīng)變轉(zhuǎn)換為允許的彈性變形，并采用了去除約束的板束結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以消除或減小了約束影響，因而有效地避免了產(chǎn)生高危溫差應(yīng)力的可能。定性分析結(jié)果表明，本發(fā)明中的焊接板束在外載壓力4.0MPa、工作溫度575 °C的條件下?lián)碛谐湓５?安全裕度。
權(quán)利要求
1.一種全焊接波紋薄板換熱器，其特征在于 本換熱器包括波紋薄板(10)，所述波紋薄板由導(dǎo)流區(qū)(11)和傳熱區(qū)(12)構(gòu)成，所述導(dǎo)流區(qū)(11)呈半圓狀，所述傳熱區(qū)(12)呈矩形狀，導(dǎo)流區(qū)(11)對(duì)稱分布在傳熱區(qū)(12)的兩偵牝且兩個(gè)導(dǎo)流區(qū)(11)與傳熱區(qū)(12)彼此相連為一個(gè)整體；所述兩個(gè)導(dǎo)流區(qū)(11)上分別設(shè)置有貫穿板體的進(jìn)液孔(13A)和出液孔(13B);所述波紋薄板(10)的板體呈高低不平的起伏狀或波浪狀，且波紋薄板(10)的進(jìn)液孔(13A)和出液孔(13B) 二者的孔側(cè)邊緣共同所處的平面與波紋薄板(10)的外側(cè)邊緣所圍成的平面相異； 所述若干片波紋薄板(10)依次焊接貼靠在一起，且所述若干片波紋薄板(10)與焊接在此若干片波紋薄板(10)外側(cè)的封條共同構(gòu)成焊接板束(80);焊接板束中波紋薄板(10)的進(jìn)液孔(13A)中心均處于同一板程進(jìn)液直線上，出液孔(13B)中心處于同一板程出液直線上，所述板程進(jìn)液直線和板程出液直線彼此平行，處于焊接板束最外側(cè)的波紋薄板(10)的進(jìn)液孔(13A)與板程進(jìn)液管單元(40 )或盲板(60 )焊接在一起，處于焊接板束最外側(cè)的波紋薄板(10 )的出液孔(13B )與板程出液管單元(50 )或盲板(60 )焊接在一起； 焊接板束中的相鄰波紋薄板(10)的板面彼此貼靠在一起，此貼靠在一起的相鄰的波紋薄板之間形成焊接板束中的板程通道和殼程通道；焊接板束中兩波紋薄板(10)的彼此貼靠在一起的進(jìn)液孔(13A)互相焊接在一起形成進(jìn)液孔焊縫，所述處于同一板程進(jìn)液直線上的進(jìn)液孔(13A)、進(jìn)液孔焊縫以及緊貼在一起的波紋薄板共同圍成與板程進(jìn)液管單元(40)相連通的進(jìn)液孔通道；焊接板束中兩波紋薄板(10)的彼此貼靠在一起的出液孔(13B)互相焊接在一起形成出液孔焊縫，所述處于同一板程出液直線上的進(jìn)液孔(13B)、出液孔焊縫以及緊貼在一起的波紋薄板共同圍成與板程出液管單元(50)相連通的出液孔通道； 焊接板束中兩波紋薄板(10)的彼此貼靠在一起的外側(cè)邊緣互相焊接在一起構(gòu)成外沿焊縫；多個(gè)薄殼狀的封條(20)并行排布在焊接板束(80)的沿平行于板程進(jìn)液直線方向的左右兩側(cè)；所述封條(20)的沿垂直于其長(zhǎng)度方向的橫截面呈彎弧狀或彎曲狀；所述封條(20)在焊接板束的呈板面狀的兩端面之間依次相連，且封條(20)的沿其寬度方向的兩端分別與兩相鄰的外沿焊縫焊接，所述封條(20)的沿其長(zhǎng)度方向的上下兩端沿所述外沿焊縫延伸至波紋薄板導(dǎo)流區(qū)(11)的外側(cè)； 所述焊接板束的上下兩側(cè)均罩設(shè)焊接有箱槽(30)，所述箱槽(30)的側(cè)部邊緣與封條(20)的端部邊緣彼此相連，所述箱槽(30)與焊接板束之間設(shè)置有空腔，且箱槽(30)的遠(yuǎn)離焊接板束的一側(cè)設(shè)置有與所述空腔相連通的殼程管道； 所述焊接板束、處于焊接板束上下兩側(cè)的箱槽(30)、板程進(jìn)液管單元(40)、板程出液管單元(50)通過焊接彼此相連構(gòu)成換熱基體；所述夾緊機(jī)構(gòu)從換熱基體的前后兩側(cè)即平行于板程進(jìn)液直線的兩側(cè)將換熱基體夾合在其中，且夾緊機(jī)構(gòu)使得換熱基體中的各個(gè)部分均夾緊壓靠在一起；所述換熱基體的設(shè)置在垂直于板程進(jìn)液直線方向的上下兩側(cè)以及左右兩側(cè)均為自由端； 所述板程進(jìn)液管單元(40)、進(jìn)液孔通道、相鄰波紋薄板之間形成的板程通道、出液孔通道、板程出液管單元(50)共同構(gòu)成換熱器的板程通道； 所述箱槽(30)上的殼程管道、箱槽(30)與焊接板束之間的封閉空腔、封條(20)與波紋薄板(10)之間的間隙、相鄰波紋薄板之間形成的殼程通道共同構(gòu)成換熱器的殼程通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全焊接波紋薄板換熱器，其特征在于所述波紋薄板(10)以兩片為一組，且此兩片波紋薄板(10)上的進(jìn)液孔(13A)彼此對(duì)應(yīng)貼靠焊接在一起，出液孔(13B)也彼此對(duì)應(yīng)貼靠焊接在一起；若干組波紋薄板依次相連并擠靠在一起；此擠靠在一起的若干組波紋薄板的前后兩側(cè)分別設(shè)置有首側(cè)波紋薄板和尾側(cè)波紋薄板，所述首側(cè)波紋薄板和尾側(cè)波紋薄板均通過外沿焊縫與此若干組波紋薄板相連，且首側(cè)波紋薄板和尾側(cè)波紋薄板的上側(cè)邊緣與設(shè)置在焊接板束上側(cè)的箱槽(30)焊接在一起，首側(cè)波紋薄板和尾側(cè)波紋薄板的下側(cè)邊緣與設(shè)置在焊接板束下側(cè)的箱槽(30)焊接在一起；首側(cè)波紋薄板的進(jìn)液孔和尾側(cè)波紋薄板的進(jìn)液孔分別與板程進(jìn)液管單元(40)或盲板(60)焊接在一起，首側(cè)波紋薄板的進(jìn)液孔和尾側(cè)波紋薄板的出液孔分別與板程出液管單元(50)或盲板(60)焊接在一起；所述首側(cè)波紋薄板、若干組彼此貼靠的波紋薄板、尾側(cè)波紋薄板共同構(gòu)成焊接板束。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的全焊接波紋薄板換熱器，其特征在于所述波紋薄板(10)的導(dǎo)流區(qū)(11)的板面上設(shè)置有導(dǎo)流波紋(14)，所述傳熱區(qū)(12)的板面上設(shè)置有傳熱波紋(15)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全焊接波紋薄板換熱器，其特征在于所述箱槽(30)包括薄板狀的箱板(31)和端板(32); 所述箱板(31)呈彎弧狀，箱板(31)的沿弧長(zhǎng)方向的兩端與所述焊接板束兩側(cè)的封條的端部相連并焊接在一起； 所述端板(32)設(shè)置為兩塊，兩塊端板(32)分設(shè)在箱板(31)的前后兩側(cè)，兩端板(32)一方面與箱板(31)的彎弧狀邊緣焊接在一起，另一方面則與設(shè)置在焊接板束前后兩側(cè)的外沿焊縫焊接在一起； 所述箱板(31)、端板(32)、封條(20)、焊接板束彼此相連并圍成一個(gè)空腔；所述箱板(31)的遠(yuǎn)離焊接板束的一側(cè)設(shè)置有與所述空腔相連通的殼程管道(33)； 所述端板(32)與板程進(jìn)液管單元(40)、端板(32)與板程出液管單元(50)、端板(32)與盲板(60)之間均設(shè)置有間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全焊接波紋薄板換熱器，其特征在于所述板程進(jìn)液管單元(40)包括焊接在一起的進(jìn)液過渡板(41)和板程進(jìn)液管(42),所述進(jìn)液過渡板(41)罩蓋在焊接板束的最外側(cè)的進(jìn)液孔(13A)處，進(jìn)液過渡板(41)的板面上設(shè)置有與所述進(jìn)液孔(13A)孔徑尺寸相吻合的開口，所述進(jìn)液過渡板(41)的開口邊緣與進(jìn)液孔(13A)處的進(jìn)液孔焊縫焊接在一起； 所述板程出液管單元(50)包括焊接在一起的出液過渡板(51)和板程出液管(52)，所述出液過渡板(51)罩蓋在焊接板束的最外側(cè)的出液孔(13B )處，出液過渡板(51)的板面上設(shè)置有與所述出液孔(13B)孔徑尺寸相吻合的開口，所述出液過渡板(51)的開口邊緣與出液孔(13B)處的出液孔焊縫焊接在一起。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的全焊接波紋薄板換熱器，其特征在于所述箱板(31)在兩側(cè)端板(32)之間的箱板板體上設(shè)置有可彈性伸縮的膨脹環(huán)(34)，所述膨脹環(huán)(34)所處的環(huán)面垂直于板程進(jìn)液直線。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的全焊接波紋薄板換熱器，其特征在于所述夾緊機(jī)構(gòu)(70)包括墊板(71)、夾緊板(72)、加強(qiáng)環(huán)(73)和夾緊螺柱(74)； 所述墊板(71)呈平板狀，墊板(71)設(shè)置為兩個(gè)，兩個(gè)墊板(71)分別貼靠在焊接板束的前后兩側(cè)；所述墊板(71)的板厚與進(jìn)液過渡板(41)、出液過渡板(51)的板厚均相同，且所述墊板(71)與進(jìn)液過渡板(41)之間、墊板(71)與出液過渡板(51)以及墊板(71)與盲板(60)之間均設(shè)置有間隙； 所述平板狀的夾緊板(72)也設(shè)置為兩個(gè)，夾緊板(72)的板厚大于墊板(71)的板厚，兩個(gè)夾緊板(72)分別設(shè)置在相應(yīng)的墊板(71)的外側(cè)，且夾緊板(72)上還設(shè)置有供板程進(jìn)液管(42)和板程出液管(52)穿過的通孔，此所述通孔的內(nèi)壁與所述板程進(jìn)液管(42)和板程出液管(52)的外側(cè)管壁之間均設(shè)置有間隙； 所述夾緊板(74)的板面尺寸大于波紋薄板(10)的板面尺寸，所述夾緊螺柱(74)穿過夾緊板(72)的伸出在波紋薄板(10)外側(cè)的板面并將墊板(71)、處于兩墊板(71)之間的焊接板束、板程進(jìn)液管單元(40)、板程出液管單元(50)緊緊地?cái)D壓貼靠在一起； 所述環(huán)板狀的加強(qiáng)環(huán)(73)設(shè)置在夾緊板(72)的背離焊接板束的外側(cè)，且加強(qiáng)環(huán)(73)分別套設(shè)在板程進(jìn)液管(42)和板程出液管(52)的管壁上，所述加強(qiáng)環(huán)(73)的朝向焊接板束一側(cè)的端面緊緊地貼靠在夾緊板(72)上，加強(qiáng)環(huán)(73)的背離焊接板束一側(cè)的端面的內(nèi)環(huán)邊緣處與板程進(jìn)液管(42)或板程出液管(52)的管壁焊接在一起。
8.根據(jù)權(quán)利要求I 7任一項(xiàng)所述的全焊接波紋薄板換熱器，其特征在于所述波紋薄板(10)的板片厚度δ I為O. 6 I. 2mm，波紋薄板(10)的材質(zhì)為不銹鋼或鈦或鎳基合金； 所述封條(20)的板片厚度δ 2為波紋薄板(10)板片厚度δ I的2 2. 5倍； 設(shè)彎弧狀封條(20)的沿封條長(zhǎng)度方向的橫截面的外側(cè)圓弧(21)所對(duì)應(yīng)的弦的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，起伏狀的波紋薄板(10)的兩側(cè)板面的高差值為H，則所述弦長(zhǎng)L = 2Η ； 所述彎弧狀封條(20)的沿封條長(zhǎng)度方向的橫截面的外側(cè)圓弧(21)與其所對(duì)應(yīng)的弦組成的弓形的弓高h(yuǎn)為I. 8 2. 2mm ； 所述封條(20)的材質(zhì)與波紋薄板(10)的材質(zhì)相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的全焊接波紋薄板換熱器，其特征在于所述膨脹環(huán)(34)沿板程進(jìn)液直線方向的設(shè)置數(shù)量多于一個(gè)，且兩相鄰膨脹環(huán)(34)中心之間的間距J按下式確定J = 4/ (TBX a J mm 上式中TB為通過箱槽的介質(zhì)的最高溫度，單位為。C ； α B為箱槽材質(zhì)的線脹系數(shù)，單位為1/°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的全焊接波紋薄板換熱器，其特征在于所述墊板(71)的形狀與波紋薄板(10)的形狀相吻合，且墊板(71)的上下兩端分別設(shè)置有與進(jìn)液過渡板(41)和出液過渡板(51)的外側(cè)形狀相吻合的上端開口(711)和下端開口(712)； 所述墊板(71)的背離焊接板束的板面、進(jìn)液過渡板(41)的背離焊接板束的板面、出液過渡板(51)的背離焊接板束的板面、與所述墊板(71)處于焊接板束同一側(cè)的箱槽端板的外側(cè)板面處于同一平面上。
全文摘要
本發(fā)明屬于換熱設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型的全焊接波紋薄板換熱器。本發(fā)明包括由多個(gè)波紋薄板和封條共同構(gòu)成的焊接板束，焊接板束最外側(cè)的進(jìn)液孔與盲板或板程進(jìn)液管單元焊接在一起，焊接板束最外側(cè)的出液孔與盲板或板程出液管單元焊接在一起，焊接板束、盲板、板程進(jìn)液管單元、板程出液管單元以及上下兩側(cè)的箱槽共同構(gòu)成換熱基體；換熱基體夾設(shè)在由墊板、夾緊板、加強(qiáng)環(huán)和夾緊螺柱構(gòu)成的夾緊機(jī)構(gòu)中。本發(fā)明中波紋薄板的均勻而連續(xù)的幾何要素和柔性的焊接結(jié)構(gòu)，克服了熱應(yīng)力和載荷應(yīng)力集中等波紋薄板極度敏感的高危缺陷，實(shí)現(xiàn)了高效緊湊的焊接板束，而且在高溫高壓及壓力和溫度變化較為苛刻的條件下，本換熱器仍然具有良好的安全可靠性能。
文檔編號(hào)F28F9/18GK103256838SQ201310169418
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月9日
發(fā)明者張治川, 黃磊, 周波, 張卓, 孫楠 申請(qǐng)人:合肥通用機(jī)械研究院